第4节焦耳定律教案附导学案

第十八章电功率

第4节焦耳定律

第1课时焦耳定律【教学目标】知识要点课标要求1.电流的热效应通过生活实例，认识电流的热效应2.焦耳定律能在实验的基础上引出焦耳定律，会用焦耳定律进行简单的计算【教学过程】新课引入老师给学生展示：给白炽灯和电风扇通电相同的时间，让学生分别触摸白炽灯和电风扇的电动机部分，体验一下有什么感觉？为什么通电相同的时间，发热程度不同？能否解释这一现象？从学生的质疑中导入新课。合作探究探究点一电流的热效应活动1：课件展示，让学生分析这些用电器在工作的过程中的共同特点是什么？电烤箱 电炉子电熨斗 电饭锅活动2：小组之间交流、讨论这些用电器工作时能量的转化情况。归纳总结：（1）总结：电流通过这些用电器后，都伴有热现象产生。(2)电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。活动3：让学生走进生活，列举出生活中你见到的用电器有哪些？它们之间的能量转化是怎样的？哪些是利用了电流的热效应？哪些是防止电流的热效应？总结：电热既有有利的一面也有不利的一面，电热器是利用电流的热效应；但在很多情况下我们并不希望用电器温度过高，因为温度过高会影响用电器的使用寿命，会使绝缘皮老化，甚至引起火灾，电视机的后盖有许多小孔，就是为了通风散热；电动机的外壳有许多散热片，也是为了降温。探究点二焦耳定律.实验探究电影响电流产生热量的因素提出问题：根据导课时的问题，请同学们猜想一下，电流通过不同的导体时产生的热量为什么不同？电流产生的热量与哪些因素有关？小组之间交流、讨论，阐明自己的观点。猜想：可能与电流、电阻和通电时间有关设计实验：根据猜想，小组之间设计实验，交流讨论出探究的方法、实验中电流产生的热量如何表现出来？探究分为几步完成？根据每个小组的发言和交流，师进行补充和总结，出示课件，展示内容：探究方法：控制变量法研究问题的方法：转换法。即实验中通过U形管两边的液面的高度的变化转化为产生热量的多少。探究步骤：(1)取两个阻值不同的电阻串联起来，通电相同的时间，观察U形管两边的液面的高度的变化；(2)取两个阻值相同的电阻，让其通过的电流不同，加热相同的时间，观察U形管两边的液面的高度的变化。实验结束后，学生上讲台，将实验报告投影出来，并重点就结论、电路图、实验步骤、实验设计思想进行交流，生生、师生互问、互辩。归纳总结：(1)在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。(2)在通电时间一定、电阻相同的情况下，通过电流越大，导体产生的热量越多。.焦耳定律活动1：从刚才的几个实验我们知道了电流通过导体时产生热的多少跟导体的电阻、电流和通电时间都有关系。其实早在1840年英国物理学家焦耳就精确地确定了它们的关系，得到了焦耳定律，让学生自学P100的内容，完成下列问题：（1）焦耳定律的内容？（2）焦耳定律的表达式？各个物理量的单位？活动2：学生结合自己的认识，完成课件展示的内容，并归纳总结。归纳总结：（1）内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。（2）公式：q=i条t公式中的电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆（Q），通电时间t的单位要用秒（s）。这样热量的单位就是焦耳（J）。活动3：针对焦耳定律，老师进一步的延伸拓宽。出示课件展示。延伸拓宽：电流通过导体时，如果电能全部转化为热，而没有同时转化为其他形式的能量，那么电流产生的热量Q等于消耗的电能，即Q=W=UIt。此时结合欧姆定律还可推导出另一个公式Q=U2t。故此时W和Q的关系为：QRW=Q=l2Rt=U2t=Pt=UIt。R【板书设计】第1课时焦耳定律电热器有瞳转化..电漪热效应［定义 \电热的危害和1评1I隹月定律■ 实险探究电流产生上年 热量的影响因素,焦耳定律...焦耳定律的内容表达式：Q=F2【教学反思】焦耳定律是电功率知识的一个升华，对电学内容起着承上启下的作用。授课过程中我从学生生活中熟悉的用电器入手，使学生进一步认识电和热的关系，自然的导出电流的热效应，然后通过通电相同时间，白炽灯和电风扇的发热程度不同，让学生猜想电流产生热量的影响因素，进而通过实验说明电热与电阻、电流、通电时间都有关系（实验中很好地运用了控制变量和转换的研究方法），最后指出焦耳经过大量实验才于1840年得到精确的结果一一焦耳定律，同时为了使学生加深对焦耳定律的认识，又从电能转化和欧姆定律推出了公式Q=I2Rt，这时启发学生从实验和理论两方面来学习、研究物理问题也有一定的作用。第2课时焦耳定律的综合应用【教学目标】知识要点课标要求1.焦耳定律的综合计算能够利用电能、电功率、焦耳定律的表达式进行综合计算，明确每一个公式的使用条件2.焦耳定律在生活中的应用能用焦耳定律的知识来解释生活中的现象，分析相关的问题【教学过程】新课引入出示课件，展示问题：过春节的时候，爸爸送给小涵一个如图所示的电动玩具汽车，一段时间后，小涵在玩耍时不小心将玩具车的电动机卡住无法转动了，且很快就闻到了焦糊味道，你能够解释这种现象吗？这节课我们就为大家来解决这个问题。

合作探究探究点一焦耳定律的综合计算活动1:出示课件，展示问题：首先让学生讨论、分析出思路，然后再交流，得出答案。典例1某校师生自制一台电烘箱而设计的简化电路图及技术参数如下，R1和R2均为电热丝且电阻值恒定.额定电压220V正常工作电流高温档5A低温档2A根据师生们的设计，求：(1)电烘箱在高温档正常工作时每分钟可产生的热量.(2)电热丝相的阻值.(3)电烘箱在低温档时正常工作时，R2的功率.思路导引：(1)利用公式P=U是否可以分析电路图中低温档和高温档的电路图。R(2)能否正确的选择出公式进行计算。格式：解：(1)高温档时，只\接入电路，由机器铭牌可知，电流为5A,电压为220V,则Q=W=UI,t=220VX5Ax60s=66000J；(2)高温档时，由欧姆定律得：R=工=22"=44。；1I高温5A(2)低温档时，两电阻为串联，低温档总功率：P=UI低=220VX2A=440W,R1的功率P1=I低2R=(2A)2X44Q=176W；所以P=P-P=440W-176W=264W.2 1拓宽延伸：（2014•厦门）如图是小林家里电热水器的工作原理图，两根加热管电阻相同.电热水器功率有高、中、低三档.当S1断开，s2接b时，其功率为低档，大小为1000W.（1）请指出电热水器的高、中档功率分别是多少瓦.（不必写出推导过程）（2）小林选用某功率档加热水箱里的50L水，水温升高40℃用了40min,求此过程电热水器的效率。［水的比热容c=4.2X103j/（kg・℃）］【点拨】（1）当s1断开，S2接b时，两加热管电阻串联；当S1闭合，S2接a时，加热管电阻并联；当S1闭合，S2接b时，电路为一根加热管电阻的简单电路；根据电阻的串并和P=U2求出电热水器的高、中档功率；（2）知道水的体R积，根据密度公式求出水的质量，根据Q吸=cm^t求出水吸收的热量，根据W=Q=Pt求出不计热量损失时的加热功率然后确定加热档位，再根据W=Pt求出消耗吸的电能，利用n=4义100%求出过程电热水器的效率。w【自主解答】归纳总结：在分析用电器的多档位问题时，主要明确，高温档是功率最大，低温档时功率最小，但用电器无论是处于高温档还是低温档，用电器接入电路的电压是一定的，故将分析档位问题转化为分析电阻问题.再结合欧姆定律、电功率的有关计算公式展开分析，得出答案.探究点二利用焦耳定律解释生活现象活动1：出示课件，展示问题，让学生交流、讨论阐明每一个小组的解题思路。典例2小明家搞装修，为了美观，想把所有电线都埋藏在墙壁里（俗称走暗线）.小明在查阅有关资料时了解到：埋藏在墙壁里的电线，要整条铺设，不能在墙壁里中途接驳.请你运用电学的相关知识解释其道理.（提示：导线接驳处的电阻增大）思路：由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比.导线接驳处与其他导线串联在电路中，通电时间是相同的，而导线接驳处电阻比较大，由焦耳定律可知电阻大的产生的热量越多，据此分析。解答：在家庭电路中，导线接驳处因接触不良，该处的电阻较大，因为导线接驳处与其他导线串联在电路中，所以通过的电流相等、通电时间相等，由公式Q=LRt可知接驳处产生的热量较多，往往比别处更容易发热，甚至引起火灾。归纳总结：利用焦耳定律来解释生活中的相关现象时，首先从题意中获取信息，找出题意中的变量和定量，结合公式Q=l2Rt展开分析。【板书设计】第2课时焦耳定律的综合应用C 电热器辿率问题综全应露. 发恐问题解释生活现象线路改造问题【教学反思】本节课是焦耳定律内容的延伸，故在授课的过程中我采用利用焦耳定律来解决生活中的实际问题导入新课，让学生领悟出生活中的物理知识。然后切入主题。从电路的多档位问题应用入手，在处理综合计算问题时，我首先出示例题，让学生在思维与思维的碰撞中得出解答问题的思路。总结出解答问题的方法技巧。为了使学生对知识应用自如，我还设置了拓宽延伸的试题，让学生在利用焦耳定律的同时，体会到生活中的物理。由于这节内容的是一个难点，导致在处理例题的计算时，不能够全面的照顾到每一位同学，使得有些同学还存在一知半解的状况，希望在以后的教学中注意这一方面。《第4节焦耳定律》导学案【学习目标】.通过看书和讨论知道电流热效应并会进行简单计算；.会用控制变量法研究影响电热的几个因素；.通过实验认识到电热的应用及其危害。【学习过程】一、新课引入：请大家快速独立思考以下三个问题，用语言或图形表述出。.日常生活你知道电流通过时导体会发热，你能列举几个这样的事例吗？.很多电动机都带有电风扇，电视机、电脑主机后面有很多孔，干什么用呢？.热量的多少除了直接感知外，你还能想到别的判断方法吗？试试看先对子相互交流，再小组内交流，若小组内的意见不统一，请提出来。二、独立自主学习：请快速阅读课本P99---P100第二自然段的相关内容，然后独立完成以下学习任务。.生活中很多火灾都和用电有关，想要安全，你给的合理化建议是？.课本探究电热时是如何显现的？和你设计的一样吗？哪种方案更好？.探究电热与电阻的关系时，要保持哪些量不变？怎样做到的？实验结论为：.探究电热与电流的关系时，要保持哪些量不变？怎样做到的？实验结论为：请结对相互更正，然后在组内展示质疑，如果还有不清楚的地方，请其他小组来帮忙解决。

三、合作互助学习：请认真阅读教材P101仔细观察课本P101例题，可以先讨论做计算题的规范格式，再独立完成下列问题，有疑问的可以请教自己的对子。.焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟成正比，跟成，跟 成。用公式表示为.在什么条件下电热与电流所做的功相等？这个条件下求电热还有哪些公式？你能尝试着去推导一下吗？.请认真研读课本上的例题，告诉同学们解答电热问题时一定要注意的细节：.结合书本和生活实际，谈谈电热都有哪些利用和危害。四、展示引导学习：.请结对子展示以上几个问题，然后小组长要求组员在小组内站起来讨论交流。.小组长派代表给大家展示，并说出做这些题应该注意的事项。.其他小组对展示的解答直接进行质疑，并分享自己的见解。.老师对学习情况进行评价或者对内容做强调讲解。五、评价提升学习（请快速独立完成以下各题，然后更正打分）.如图所示，下列电器中不是应用电流热效应工作的是（ ）A.电风扇B.电熨斗C.A.电风扇B.电熨斗C.白炽灯D.电饭锅.今有两根电阻丝，将它们接在同一电源上，分别给同一杯水加热，使水温升高到相同的温度，则( )A.将两根电阻线串联时，水温升高得快B.将两根电阻丝并联时，水温升高得快C.用串联和并联的方式，水温升高得一样快D.只用一根电阻丝时，水温升高得快3.如图13-19中甲所示是用来研究焦耳定律的实验装置:图甲图甲图13-19(1)实验采用的是研究方法，实验的设计原理是根据电流的一效应。(2)选用图乙中第一组电阻来进行实验，接通电路一段时间，比较两瓶中的煤油上升得高。我们可以推测：在通电时间相同、通过电流相等的情况下越大放热越多。这个实验是控制、两个物理量不变，来研究和两个物理量的关系。4.有一种双温电炉，其电路如图所示，由两段阻B(3)选用图乙中第二组电阻来进行实验，分别在通电时间相同时，调解滑动变阻器，加大电流，发现电流越大，电阻丝放热越。4.有一种双温电炉，其电路